Messmethoden für pH-Werte

In Erinnerung sind den meisten von uns pH-Meter und pH-Papier als die gebräuchlichsten Messmethoden für pH-Werte. Damit sind die klassischen Vertreter sowohl für die elektrochemische als auch für die nicht elektrochemische pH-Messung genannt. Das pH-Meter nutzt die Abhängigkeit des Elektrodenpotenzials von der Ionenkonzentration, während das pH-Papier als Farbindikator fungiert.

Elektrochemische und alternative Messmethoden für pH-Werte

Elektrochemische Messmethoden für pH-Werte benutzen eine Messkette mit zwei Elektroden: eine pH-empfindliche Messelektrode und eine Referenzelektrode, auch Bezugselektrode genannt. Die Messelektrode kann eine Glaselektrode sein, die mit einer wasserstoffprotonen-empfindlichen Glasmembran ausgestattet ist. In der Elektrode befindet sich eine Pufferlösung, in die ein mit Silberchlorid beschichteter Silberdraht ragt. Die Bezugselektrode muss ein sehr stabiles Potenzial aufweisen und das wird mit einer Silber/Silberchlorid-Elektrode in einer dreimolaren Kaliumchloridlösung erreicht. Beide Elektroden sind mit dem Messgerät verbunden. Über eine Elektrolytbrücke baut sich zwischen beiden Elektroden ein Potenzial auf, das in definierter Weise von der Ionenkonzentration bestimmt und als Potenzialdifferenz in mV gemessen wird.

Klassischer Messstreifen zur PH-Wert-Bestimmung

Klassischer Messstreifen zur PH-Wert-Bestimmung

Zu den neueren Messmethoden für pH-Werte gehören Technologien unter Verwendung von ionensensitiven Feldeffekttransistoren (ISFET). An einer Gate-Membran wird ein Potenzial aufgebaut, das die Stromdurchlässigkeit des Transistors verändert und in ein messbares Signal umgewandelt werden kann. Als kolometrische Bestimmungen werden Messmethoden für pH-Werte bezeichnet, bei denen Verbindungen eingesetzt werden, deren Farbveränderung proportional zur Änderung der Wasserstoff-Ionen-Konzentration ist. Die Indikatoren unterscheiden sich in dem pH-Bereich, wo der Wechsel zwischen zwei Farben erfolgt (Umschlagbereich).

Für einige Fragestellungen ist die Verwendung von Elektroden, z. B. wegen ihrer Größe, problematisch, sodass in den letzten Jahren an dem Einsatz optischer Sensoren als Messmethoden für pH-Werte geforscht wurde. Dabei werden spezielle pH-Indikatoren, die ihre Farbe oder Fluoreszenzeigenschaften pH-abhängig ändern, in kleinen Partikeln fixiert, an den Messort gebracht und nach der Reaktion die beeinflusste optische Größe gemessen (pH-Optoden).

Elektrochemische Messung: seit 100 Jahren bewährt

Die den gebräuchlichsten Messmethoden für pH-Werte zugrunde liegenden Prinzipien haben sich seit über 100 Jahren nicht wesentlich verändert: Die Bestimmung erfolgt mittels Elektroden oder Farbindikatoren. Trotz einiger Einschränkungen bleibt die pH-Elektrode die Methode der Wahl und wird auch heute noch bei der Einführung neuer Verfahren zur pH-Wert-Bestimmung für die Kalibrierung der Systeme eingesetzt.

Bildquelle: Schlierner@fotolia.com

Hinterlasse eine Antwort

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *